光學影像導航系統在疑難鼻內鏡手術中的應用

李 濤 朱 麗 劉俊秀 胡偉倪 魯兆毅 徐馳宇 謝立峰 劉 暢

(北京大學第三醫院耳鼻咽喉科，北京 100191)

鼻內鏡手術已廣泛應用于各類鼻科疾病的治療[1]，治療范圍除常規的鼻腔鼻竇疾病外，還涉及到鼻眶、鼻咽、鼻顱底等領域[2，3]。雖然目前鼻內鏡手術技術成熟，但由于鼻內鏡具有魚眼效應及顯示器的二維顯示等特點，如果術者經驗不足容易在術中喪失層次感而迷失方向；加之鼻腔鼻竇解剖結構復雜及患者個體性差異較大，有損傷血管而導致術中大量出血可能；當病變涉及到眼眶、顱底等解剖結構時，對術中解剖結構的掌控更為重要，進行鼻眶及鼻顱底等部位操作時有可能出現眶紙板、視神經損傷及腦脊液鼻漏等并發癥[4]。兩次或多次鼻竇手術后，由于正常解剖結構消失，增大手術難度，上述主要并發癥發生的概率進一步增加[5]。如果術者為防止出現并發癥而操作保守，存在病變清理不徹底的可能。為更好地解決上述問題，影像導航系統(Image Guided System)被引入鼻內鏡外科領域[6]。我院耳鼻咽喉科2012年10月～2016年6月在32例疑難鼻內鏡手術中應用耳鼻咽喉光學影像導航系統，報道如下。

1 臨床資料與方法

1.1 一般資料

本組32例，男22例，女10例。年齡17～66歲，平均44歲。臨床癥狀主要包括鼻塞(22例)、流膿涕(18例)、涕中帶血(12例)、面部麻木(7例)、頭痛(18例)、嗅覺下降(19例)、眼眶部疼痛(3例)、復視(3例)、視力下降(4例)及清水樣鼻漏(1例)等。體格檢查包括鼻腔內新生物(7例)、眶周紅腫(2例)、病變側眼球運動受限(3例)、鼻腔內可見息肉樣變(10例)、膿性分泌物(18例)、鼻腔可見清亮液體(1例)等。術前診斷：鼻腔鼻竇良惡性腫瘤7例，鼻眼相關疾病4例，慢性鼻竇炎Ⅱ、Ⅲ型15例，鼻竇骨瘤2例，蝶竇囊腫3例，腦脊液鼻漏1例。

病例選擇標準：有手術指征的非常規疑難鼻內鏡手術，包括伴有解剖變異、病變廣泛的鼻息肉型鼻竇炎，鼻竇炎Ⅲ型，鼻腔鼻竇良惡性腫瘤，侵犯顱底、眶內的病變。術前均充分告知患者及家屬影像導航的原理及適應證，患者及家屬均同意術中使用影像導航系統。

1.2 方法

1.2.1 儀器設備 耳鼻咽喉紅外線光學影像導航系統[Stealth Station TREON plus treatment guidance system；Medtronic Navigation, Inc.，Louisville, CO 80027 USA，批文號：國食藥監械(進)字2008第3541592號]。鼻內鏡(IMAGE 1 HD，德國Karl Storz公司)及與之配套的鼻科手術器械。

1.2.2 手術方法

1.2.2.1 術前準備 術前常規行胸片、心電圖、血尿常規、凝血功能、生化檢查及免疫檢查等，并行鼻竇CT掃描(掃描參數：連續不間斷的水平位掃描，層厚0.75 mm的單一序列，輸出格式為DICOM格式)，其中3例加行鼻竇核磁掃描。將CT及核磁影像的數據在術前一天通過醫院內網絡傳輸入導航系統進行三維重建，同時進行CT及核磁的影像融合。

1.2.2.2 術前導航準備 全麻后雙眼部貼膜，消毒，范圍上至發跡，下至鎖骨。導航開機后，啟動相應軟件，將帶有4個反射定位球的顱腦定位架固定于患者頭部完成頭部標記，將紅外線攝像頭的位置調整至合適位置(1～1.5 m距離)后進行頭部標記的配準及面部輪廓注冊，注冊及使用導航過程中保持顱腦定位架、導航手術器械與紅外線攝像頭間無遮擋物。注冊后便可完成術區實際位置與導航儀中三維影像學圖像的一一對應，導航手術器械的相對空間位置經導航儀空間定位設備的捕捉和處理能在導航顯示器上實時顯示，可以據此判斷術中實時所處的解剖位置。

1.2.2.3 定位精度測定 注冊完成后常規鋪巾，連接鼻內鏡。在鼻內鏡引導下用導航手術器械分別在鼻尖、鼻中隔軟骨前緣、中鼻甲根部、下鼻甲前緣等位置確認器械的實際位置與導航影像之間的誤差，若導航手術器械實際位置偏離導航影像位置>1 mm，重新配準注冊或標定誤差值并糾正。

1.2.2.4 術中應用 鼻內鏡下進行常規手術操作，遇到需要定位的結構時，將有定位導航手術器械置于靶點，在導航顯示器上進行定位。

2 結果

2.1 影像導航使用情況

影像導航手術準備時間(主要包括頭架定位、配準及注冊等過程)14～37 min，平均24.4 min。定位精度(實際解剖標志與導航影像之間的距離以1 mm為分界線)：誤差≤1 mm 27例(84.4%)，誤差>1 mm 5例(15.6%)。術中對顱底、眶紙板(圖1)、篩前動脈、視神經管(圖2)、額竇、蝶竇開口等重要結構精確定位100%。無誤損傷篩前動脈、頸內動脈、眶紙板、視神經、顱底等重要結構。3例由于影像導航過程中額部固定頭顱定位架的相應部位術后出現皮膚充血，次日皮膚恢復正常。

2.2 手術情況

7例鼻腔鼻竇良惡性腫瘤行影像導航鼻內鏡下鼻竇開放、鼻腔鼻竇腫瘤切除術，惡性腫瘤根據其病理類型術后行放化療；4例鼻眼相關疾病行影像導航鼻內鏡下鼻竇開放、眶內/視神經周圍病變去除術；15例慢性鼻竇炎行影像導航鼻內鏡下鼻竇開放、鼻竇內病變去除術；2例鼻竇骨瘤行影像導航鼻內鏡下鼻竇開放、鼻竇骨瘤切除術；1例蝶竇旁隱窩腦脊液鼻漏行影像導航鼻內鏡下鼻竇開放、腦脊液鼻漏修補術。7例鼻腔鼻竇良惡性腫瘤、4例鼻眼相關疾病、15例慢性鼻竇炎(圖3)、2例鼻竇骨瘤、3例蝶竇囊腫病變清理徹底，1例腦脊液鼻漏修補成功。

術后病理：鼻腔鼻竇良惡性腫瘤7例，其中內翻性乳頭狀瘤術后復發3例、鼻竇小細胞內分泌癌1例、鼻竇梭形細胞瘤1例、鼻竇軟骨肉瘤1例、鼻腔乳頭狀腺癌1例；鼻眼相關疾病4例，其中眶骨膜下囊腫1例、鼻竇炎合并眶內感染2例、前床突氣化合并感染致視神經炎1例；慢性鼻竇炎15例，其中慢性鼻竇炎Ⅱ型伴解剖變異5例、慢性鼻竇炎Ⅲ型5例、真菌性蝶竇炎5例；鼻竇骨瘤2例；蝶竇囊腫3例；蝶竇旁隱窩腦脊液鼻漏1例。

2.3 隨訪情況

32例術后隨訪6～12個月，平均9個月：7例腫瘤術腔局部無復發；4例眶內病變無復發，視神經減壓術后光感及視力提高；14例慢性鼻竇炎治愈，1例慢性鼻竇炎Ⅲ型術后由于第Ⅷ凝血因子低下鼻內鏡換藥受限導致術后2個月復發，再次手術時應用影像導航系統在鼻內鏡下再次擴大額竇開口，術后無復發；2例鼻竇骨瘤、3例蝶竇囊腫、1例腦脊液鼻漏修補術后無復發。

3 討論

影像導航系統是利用特殊設計的計算機軟件，將患者術前CT或核磁共振成像圖像進行三維重建，并通過術中定位系統對手術器械在術野中的位置進行精確定位，術者可以實時參照顯示在導航監視器上的三維影像(水平位、矢狀位、冠狀位)觀察到術中手術器械的實際位置[7]。近年來，影像導航系統越來越多地應用于鼻內鏡手術中[8]。根據工作原理的不同，臨床中常用的影像導航系統可分為光學和電磁導航系統。光學導航利用光學信號進行定位，而電磁導航利用電磁場信號定位，兩者均適用于鼻科手術，但各有優缺點。本研究采用的光學導航，較電磁導航具有導航手術器械無線化、不易受其他金屬器械或植入體(如巾鉗、心臟起搏器、人工耳蝸等)干擾等優點，但有頭部定位架體積較大、攝像頭與導航手術器械間光學信號容易受遮擋而影響定位等缺點[9]。一項2013年meta分析[10]顯示，影像導航系統應用于鼻內鏡手術可以降低手術的嚴重及總體并發癥。由于鼻內鏡手術技術的普及以及手術醫師水平的提高， Ramakrishnan等[11]認為影像導航系統在特定復雜的鼻內鏡手術中有優勢，在常規病例中不推薦使用導航系統。本研究中影像導航系統只在鼻竇解剖變異、修正手術后解剖標志不清、鼻腔鼻竇腫物范圍較廣或伴眶、顱底侵犯等疑難鼻內鏡手術中應用。

在一些難以精確定位病變位置的疑難病例中，影像導航系統在手術中起到決定性作用。在這些病例中，單純應用鼻內鏡手術風險高，存在不能精確定位病變，手術難以進行的可能。影像導航可在術中實時精確定位，顯示手術邊界及重要結構[12～14]。在圖2中，患者眶骨膜下囊腫位置深在，傳統鼻內鏡手術精確定位困難，利用影像導航術中可以較快速并精確地開放紙板確定眶骨膜下囊腫的位置并處理。圖3中，由于患者存在前床突氣化，視神經管與前床突氣房關系密切，患者左眼漸進性視力下降，考慮為視神經被炎癥機械性壓迫及炎癥侵犯同時作用。本例術中應用導航影像系統，精確定位前床突氣房并將其開放引流，避免視神經損傷及腦脊液鼻漏的發生。

在骨瘤、炎癥修正、腦脊液鼻漏及鼻竇腫瘤等疑難病例中，影像導航對鼻內鏡手術的成功進行提供很大的幫助。在鼻竇內骨瘤手術中，如果沒有影像導航系統，很難在不損傷周圍結構的情況下確定邊界將骨瘤徹底切除[15]。本組2例骨瘤，由于骨瘤在鼻竇中范圍較大，單純鼻內鏡下切除難以確定邊界，通過影像導航引導下可以將病變徹底切除并避免周圍結構的損傷。本組1例腦脊液鼻漏，采用影像導航系統有助于定位隱蔽部位的腦脊液漏口，可在術中精確定位瘺口并修補。炎癥性修正手術由于解剖學標志缺失、瘢痕粘連、炎癥反應重、好伴發骨炎、易出血，因此，術中常迷失方向感，病變清理摸索進行，重要結構如腦板、眶紙樣板、篩前動脈及視神經位置不易確定，影響病變的徹底清理，容易出現并發癥。影像導航有助于在炎癥修正手術中辨別重要結構，減少并發癥的發生[16]。圖2患者行炎癥修正術，雙側視神經管懸空暴露于Onodi氣房內，由于既往多次鼻竇手術史而解剖標志不清，極易造成損傷。術中利用影像導航，準確定位視神經管，重點對其進行保護，并對周圍病變進行徹底清理。對于鼻腔鼻竇腫瘤，因病變侵蝕壓迫失去正常解剖學標志，如果病變鄰近或侵犯眼眶或顱底則手術風險更大。利用影像導航系統可以協助辨別腫物邊界，確保病變徹底切除并防止出現并發癥。鼻內鏡下導航系統的應用對于侵犯眼眶及顱底的鼻竇病變是一個安全有效的方法[17]。

圖1 男，23歲，主因間斷右眼腫痛1個月，右側頭痛1周入院，診斷為額竇囊腫(右)、眶骨膜下囊腫(右)、慢性鼻竇炎。全麻行影像導航鼻內鏡下行右側額竇、篩竇、上頜竇開放、鼻竇內病變清除術，右側眶內病變清除術。術中影像導航CT圖像分別從冠狀位(1A)、矢狀位(1B)及水平位(1C)顯示已經進入眶骨膜下囊腫內。術中實時鼻內鏡影像(1D)中導航器械末端及白色圈內所指位置為1A、1B、1C圖中導航標示位置。術后患者無視力下降及復視，術后隨訪1年無復發。1E.術后2個月鼻內鏡術后復查，白色圈內位置為術中導航位置 圖2 男，56歲，主因間斷雙側鼻塞伴嗅覺下降6年入院，既往外院行鼻內鏡下鼻竇手術，診斷為慢性鼻竇炎Ⅲ型。入院后全麻下行影像導航鼻內鏡下鼻竇開放，鼻竇內病變去除術。術中影像導航CT圖像分別從冠狀位(2A)、矢狀位(2B)及水平位(2C)定位顯示右側Onodi氣房內穿行的視神經骨管位置，術中同步鼻內鏡圖像(2D)中吸引器末端及箭頭所示凸起的結構為2A、2B、2C圖中導航標示的右側視神經管。術后患者鼻塞消失，嗅覺提高，隨訪6個月無復發。2E.術后2個月鼻內鏡術后復查，白色圈內位置為術中導航右側視神經管位置 圖3 女，60歲，主因雙側鼻竇術后12年，左視力下降伴雙側鼻塞、膿涕2個月入院，術前診斷為前床突氣化合并感染(左)、視神經炎(左)、慢性鼻竇炎Ⅲ型。術中影像導航CT圖像分別從冠狀位(3A)、矢狀位(3B)及水平位(3C)定位前床突氣房，將其開放，術中實時鼻內鏡影像(3D)吸引器末端指示位置為3A、3B、3C圖中導航標示位置。3D.白色圈內所指位置為開放前床突氣房后內有黃白色膿性分泌物流出。術后當日患者左眼由無光感提高到可見光感，此后視力逐步恢復。術后隨訪12個月，左眼視力穩定于可見眼前手動，鼻竇術腔完全上皮化，未見病變復發，眼底檢查未見異常。3E.術后1年鼻內鏡術后復查，白色圈內位置為前床突氣房

影像導航術中定位作用在一些解剖結構異常的常規鼻內鏡手術中是重要補充。在解剖結構異常的慢性鼻竇炎Ⅱ型中，利用影像學導航可以在避免損傷眶紙板及顱底腦板的前提下快速有效地開放額竇、篩竇，提高手術的安全性及病變清理的徹底性，縮短手術時間[18]。

影像導航系統同時也是一種很好的教學手段，對下級醫師的培養及教學工作有非常大的幫助，術中可以直觀了解鼻腔鼻竇解剖位置的三維影像，提高下級醫師對解剖結構、手術過程的理解和認識。在美國一些醫院也以此作為對下級醫師的一個非常出色的培訓教學手段，同時上級醫師也不同程度受益[11]。

影像導航使用過程中應注意的以下環節：①術前鼻竇CT掃描盡可能層厚小，層厚越小導入導航系統重建時顯示細節越清楚。我院掃描層厚為0.75 mm。②少數病例術中手術實際位置和影像導航之間存在明顯誤差(>1 mm)，分析原因主要在于配準和注冊的環節。如果顱腦定位架固定過松或固定帶脫落就會造成定位架與頭顱產生相對位移而造成誤差，此時應該重新配準及注冊；在注冊過程中面部輪廓多處取點時，如果導航探針對面部軟組織壓力過大會造成局部凹陷變形而造成誤差，應用探針輕輕接觸面部軟組織，盡量避免軟組織受壓形變以保證注冊環節的精確性。一旦注冊完成，由于顱腦定位架與患者頭顱之間的相對位置恒定，術中患者頭位移動不會對影像導航的精準度有影響。③術中為充分固定顱腦定位架會將其固定過緊而造成局部額部皮膚壓力局部充血。但由于定位架和額部皮膚間有大面積醫用硅膠襯墊緩沖保護，術后第2天均恢復正常，未出現局部皮膚破損及壞死的情況。

影像導航系統的使用還存在以下問題：①術前需要注冊而延長麻醉時間。開始使用影像導航系統時操作尚不熟練，準備時間相對較長(最長37 min)，隨著使用次數的增多，術前準備時間明顯減少(最短14 min)。但對于疑難復雜或解剖結構異常的病例，鼻內鏡術中使用影像導航系統協助確認重要結構，經確認后進行下一步操作，減少術中辨識解剖標志的時間，在一定程度上加快操作進程。②影像導航費用雖然增加患者的住院費用，但對于疑難復雜病例，同時提高手術的安全性和病變清除的徹底性，避免手術并發癥的發生，減少患者術中的出血量及術后復發的概率，同時醫療保險對影像導航費用的覆蓋，對患者來說總體收益是提高的。

影像導航系統雖然具有上述優勢，但有由于誤差而造成術中實際解剖位置和導航影像顯示位置不一致的可能，因此，術中完全依賴導航不可取。導航設備的應用應建立在手術醫師熟練和全面的閱片能力、對解剖結構有深刻理解及豐富的手術經驗的基礎之上，唯此才能不被誤導，保證手術安全進行。

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